Chimie · Licence 1 · 1 exercice vérifié
S’entraîner : Acides carboxyliques et dérivés : substitution nucléophile acyle
Chapitre : Chimie organique
Ce que vous travaillez
Passer d'un dérivé d'acide carboxylique à un autre, et savoir dans quel sens la transformation est possible. Famille des dérivés d'acide (chlorure d'acyle, anhydride, ester, amide, ion carboxylate) et échelle de réactivité justifiée par l'effet du groupe partant et par sa délocalisation vers le carbone du groupe carbonyle. Mécanisme en deux temps : addition du nucléophile sur le carbone, puis élimination du groupe partant — d'où le nom de substitution nucléophile acyle, à ne pas confondre avec l'addition sur un aldéhyde ou une cétone, où aucun groupe ne peut partir. Estérification d'un acide carboxylique par un alcool et hydrolyse de l'ester : un ÉQUILIBRE, limité, catalysé par les ions hydrogène, dont le rendement se déplace en éliminant l'eau ou en forçant l'un des réactifs. Hydrolyse basique d'un ester (saponification) : réaction TOTALE, parce que le carboxylate formé n'est plus attaquable. Passage par le chlorure d'acyle ou l'anhydride pour rendre l'acylation totale. Acidité de l'acide carboxylique et stabilisation de l'ion carboxylate.
À maîtriser avant de commencer
Ces notions sont utilisées ici. Relisez-les si l’une d’elles vous échappe.
- Addition nucléophile sur le groupe carbonyle — Comprendre la réactivité commune des aldéhydes et des cétones à partir de la polarisation de la liaison carbone-oxygène. Le carbone du groupe carbonyle comme site ACCEPTEUR, l'oxygène comme site donneur ; attaque d'un nucléophile sur le carbone, passage d'une géométrie trigonale à une géométrie tétraédrique, protonation de l'alcoolate formé. Grandes additions du niveau : addition d'un organomagnésien mixte suivie d'une hydrolyse acide (formation d'un alcool dont la classe dépend du dérivé carbonylé de départ), réduction par un hydrure, addition d'eau et d'alcool conduisant à un hydrate, un hémiacétal puis un acétal en milieu acide, addition d'une amine conduisant à une imine par addition puis élimination d'eau. Réactivité comparée d'un aldéhyde et d'une cétone, expliquée par l'encombrement et par l'effet donneur des groupes alkyle. Incompatibilité de l'organomagnésien avec tout hydrogène acide du milieu. Identification du produit par spectroscopie infrarouge (disparition de la bande du groupe carbonyle) et par résonance magnétique nucléaire.
- Effets électroniques, sites réactifs et acidité en chimie organique — Lire une formule organique comme une carte de densité électronique, avant d'écrire la moindre réaction. Effet inductif attracteur ou donneur transmis par les liaisons simples et atténué avec la distance ; effet mésomère attracteur ou donneur porté par la délocalisation d'un doublet ou d'une insaturation, et écriture des formes limites correctes (les atomes ne bougent pas, seuls les doublets se déplacent). Hiérarchie des deux effets lorsqu'ils s'opposent. Repérage des sites DONNEURS (doublet non liant, liaison multiple, charge négative) et des sites ACCEPTEURS (atome pauvre en électrons, charge positive, extrémité positive d'une liaison polarisée), et lecture de la flèche courbe comme le déplacement d'un DOUBLET du site donneur vers le site accepteur. Application au classement des acidités : comparaison des pKa d'un alcool, d'un phénol et d'un acide carboxylique par la stabilité de la base conjuguée, effet d'un substituant attracteur sur l'acidité d'un acide carboxylique substitué, et comparaison des basicités d'une amine aliphatique et d'une amine aromatique.
- Groupes caractéristiques et nomenclature — Squelette carboné, alcanes, alcools, aldéhydes, cétones, acides carboxyliques, esters, amines ; formules brutes, semi-développées, topologiques ; nomenclature IUPAC de base.
- État d'équilibre et constante d'équilibre — Transformation non totale, équilibre dynamique, quotient de réaction Q_r, constante K, taux d'avancement final, sens d'évolution spontané.
Comment se déroule la séance
Cette séance s’appuie sur 1 exercice vérifié. Chacun produit un nouvel énoncé à chaque ouverture, avec une solution calculée.
Formats de réponse : Réponse numérique (1). Difficulté 4 sur 5. Environ 5 minutes pour un premier passage.
Dans votre compte : aide graduée (indice, rappel de cours, aide au démarrage), corrigé pas à pas après chaque tentative, suivi de vos progrès.
Essayez un exercice, sans compte
Un exercice réel de cette séance, le même pour chaque visiteur. Répondez, puis vérifiez : la correction est calculée, et le corrigé s’affiche après votre tentative.
Difficulté 4 sur 5 · ≈ 5 minutes
Énoncé
Une chaîne modèle possède 25 fonctions ester hydrolysables et 16 fonctions éther non hydrolysées par la soude dans les conditions retenues. On traite 3 µmol de chaînes par un excès de soude. Quelle quantité d’ions hydroxyde est consommée stœchiométriquement par la saponification, en µmol ?
Donnez la valeur numérique demandée, avec au moins six chiffres significatifs si nécessaire.
Votre réponse
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